JP6689610B2 - 流体ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、構造物の振動を抑制するための流体ダンパに関する。

従来、この種の流体ダンパとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この流体ダンパは、作動流体が充填されたシリンダと、シリンダ内に軸線方向に摺動自在に設けられた第１ピストン及び第２ピストンと、軸線方向に延び、第１及び第２ピストンに取り付けられるとともに、シリンダに対して軸線方向に移動自在のピストンロッドを備えている。シリンダは、軸線方向に延びる周壁と、周壁の軸線方向の一端部及び他端部にそれぞれ一体に設けられた第１側壁及び第２側壁と、周壁における第１側壁と第２側壁の間の中央に一体に設けられた仕切壁などで構成されている。また、シリンダ内には、周壁、第１側壁及び仕切壁によって画成された第１室と、周壁、仕切壁及び第２側壁によって画成された第２室とが設けられている。

作動流体は、第１及び第２室に充填されており、第１及び第２ピストンは、第１及び第２室にそれぞれ摺動自在に設けられている。第１室は、第１ピストンによって第１流体室と、第２流体室に区画されており、第２室は、第２ピストンによって第３流体室と、第４流体室に区画されている。第１ピストンには、第１及び第２流体室を互いに連通する第１オリフィスが、第２ピストンには、第３及び第４流体室を互いに連通する第２オリフィスが、それぞれ設けられている。

以上の構成の従来の流体ダンパでは、外力によりシリンダに対してピストンロッドが軸線方向に移動すると、それに伴って、第１及び第２ピストンが第１及び第２室をそれぞれ摺動するとともに、作動流体が、第１及び第２ピストンで押圧されながら第１及び第２オリフィスを通過する結果、減衰力が発生する。従来の流体ダンパでは、この種の流体ダンパの減衰力が、ピストンにおける作動流体の受圧面積が大きいほど、より大きくなることに着目し、ピストンの径方向の小型化を図りながら、第１及び第２ピストンから成る２つのピストンの受圧面積に応じた、より大きな減衰力を得るようにしている。

また、従来の流体ダンパは、例えば、次のようにして組み立てられる。すなわち、シリンダとして、径方向に互いに接合可能な一対の分割シリンダを用意し、第１及び第２ピストンを第１及び第２室にそれぞれ収容した状態で、これらの一対の分割シリンダによって、ピストンロッドを径方向の両側から挟み込む。次いで、一対の分割シリンダを、シールを介して互いに接合することによって、シリンダを形成する。次に、分割シリンダに形成された充填孔を介して、作動流体を第１及び第２室に充填した後、この充填孔を塞ぐ。次いで、互いに接合された一対の分割シリンダを筒状のカバーの内部に収容する。

特開２０１４−１６３４９６号公報

しかし、従来の流体ダンパでは上述したように、第１及び第２ピストンをシリンダの第１及び第２室にそれぞれ設けるために、シリンダと一体の仕切壁が設けられている。このため、流体ダンパを組み立てるに当たって、シリンダを径方向に分割した複雑な形状の一対の分割シリンダを用意しなければならない。また、一対の分割シリンダの互いの接合面の全体に、この接合面に合致する特別な形状のシールを設けなければならない。以上から、従来の流体ダンパでは、その組立て作業が非常に煩雑になってしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、作動流体が充填される流体室を区画するための従来の仕切壁を削減でき、それにより組立て作業を容易に行うことができるとともに、比較的大きな減衰力を得ることができる流体ダンパを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明による流体ダンパは、シリンダと、シリンダ内に、シリンダの軸線方向に移動自在に設けられた第１ピストンと、第１ピストンに、第１ピストンと軸線方向に間隔を存した状態で連結され、シリンダ内に、軸線方向に移動自在に設けられた第２ピストンと、を備え、シリンダ内には、第１ピストンで区画された、第１ピストンよりも軸線方向の一方の側に位置する第１流体室と、第１及び第２ピストンで区画された、第１及び第２ピストンの間の第２流体室と、第２ピストンで区画された、第２ピストンよりも軸線方向の他方の側に位置する第３流体室とが少なくとも設けられており、第１〜第３流体室に充填された作動流体と、第１及び第２流体室に連通し、第１流体室と第２流体室の間で作動流体を流動させるための第１連通路と、第２及び第３流体室に連通し、第２流体室と第３流体室の間で作動流体を流動させるための第２連通路と、をさらに備え、第１ピストンは、シリンダ内に、第１所定区間において軸線方向に移動自在に設けられ、第２ピストンは、シリンダ内に、第１所定区間と軸線方向に並ぶ第２所定区間において、軸線方向に移動自在に設けられ、第２連通路は、複数の連通路で構成され、複数の連通路は、第２ピストンが第２所定区間における複数の所定区間をそれぞれ移動しているときに、第２流体室と第３流体室の間で作動流体を流動させるように構成されており、第１連通路は、第１ピストンをバイパスするとともに、第１流体室と、第２流体室における第１所定区間内の部分とに連通するように構成され、回転自在の回転マスと、第１連通路に設けられ、第１連通路における作動流体の流動を回転運動に変換し、回転マスに伝達する動力変換機構と、をさらに備えることを特徴とする。

上述した構成の流体ダンパでは、シリンダ内に、第１及び第２ピストンが軸線方向に移動自在に設けられており、第１及び第２ピストンは、軸線方向に互いに間隔を存した状態で連結されている。また、シリンダ内には、第１ピストンで区画された、第１ピストンよりも軸線方向の一方の側に位置する第１流体室と、第１及び第２ピストンで区画された、第１及び第２ピストンの間の第２流体室と、第２ピストンで区画された、第２ピストンよりも軸線方向の他方の側に位置する第３流体室とが少なくとも設けられている。さらに、第１〜第３流体室には、作動流体が充填されており、第１流体室と第２流体室の間で作動流体を流動させるための第１連通路が、第１及び第２流体室に連通しており、第２流体室と第３流体室の間で作動流体を流動させるための第２連通路が、第２及び第３流体室に連通している。

以上の構成の流体ダンパでは、シリンダや、第１ピストン、第２ピストンに、振動による外力が入力されたことによって、第１及び第２ピストンが、シリンダに対して軸線方向の一方の側に移動したときには、第１流体室内の作動流体が第１ピストンで押圧され、押圧された作動流体の一部は、第１連通路を流動し、その圧力が第２流体室側に逃がされるとともに、第２流体室内の作動流体が第２ピストンで押圧され、押圧された作動流体の一部は、第２連通路を流動し、その圧力が第３流体室側に逃がされる。これとは逆に、第１及び第２ピストンが、シリンダに対して軸線方向の他方の側に移動したときには、第３流体室内の作動流体が第２ピストンで押圧され、押圧された作動流体の一部は、第２連通路を流動し、その圧力が第２流体室側に逃がされるとともに、第２流体室内の作動流体が第１ピストンで押圧され、押圧された作動流体の一部は、第１連通路を流動し、その圧力が第１流体室側に逃がされる。

以上の動作から明らかなように、振動による外力がシリンダなどに入力されたときに、作動流体の粘性抵抗力を第１及び第２ピストンの両方に作用させられるので、第１及び第２ピストンから成る２つのピストンの受圧面積に応じた、より大きな減衰力を得ることができる。また、前述した従来の流体ダンパと異なり、シリンダ内における第１ピストンと第２ピストンの間に、仕切壁が設けられていないので、流体ダンパの組立てに当たって、シリンダとして径方向に分割した複雑な形状の一対の分割シリンダを用意したり、一対の分割シリンダの互いの接合面の全体に特別な形状のシールを設けたりせずに、組立て作業を容易に行うことができる。

また、この構成によれば、第１ピストンは、シリンダ内の第１所定区間において、第２ピストンは、シリンダ内の第１所定区間と軸線方向に並ぶ第２所定区間において、それぞれ軸線方向に移動自在に設けられている。また、第２連通路が複数の連通路で構成されており、これらの複数の連通路は、第２ピストンが第２所定区間内の互いに異なる複数の所定区間内をそれぞれ移動しているときに、第２流体室と第３流体室の間で作動流体を流動させるように構成されている。このように、第２ピストンが複数の所定区間内をそれぞれ移動しているときに、作動流体を、対応する連通路を流動させることで、流体ダンパの減衰力を、第２ピストンの移動位置に応じて変化させることができる。なお、複数の所定区間は、互いに部分的に又は全体的に重なっていてもよく、あるいは、重なっていなくてもよい。

さらに、この構成によれば、第１連通路は、第１ピストンをバイパスするとともに、第１流体室と、第２流体室における第１所定区間内の部分とに連通するように構成されており、第１連通路には、第１連通路における作動流体の流動を回転運動に変換し、回転自在の回転マスに伝達する動力変換機構が設けられている。これにより、作動流体が第１連通路を流動するのに伴って、作動流体による粘性抵抗力に加え、回転マスによる回転慣性効果がさらに得られるので、流体ダンパのより大きな減衰力を得ることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の流体ダンパにおいて、複数の連通路の１つは、第２ピストンが第２所定区間における軸線方向の内側に位置する第３所定区間を移動しているときに、第２ピストンをバイパスするとともに、第２流体室における第２所定区間内の部分と第３流体室との間で作動流体を流動させるバイパス通路として構成され、複数の連通路のうちのバイパス通路以外の連通路には、第２ピストンに軸線方向に貫通するように形成された第１連通孔及び第２連通孔が含まれており、第１連通孔には、第２流体室における作動流体の圧力と第３流体室における作動流体の圧力との差が第１所定値よりも小さいときに第１連通孔を閉鎖し、第１所定値に達したときに第１連通孔を開放する第１調圧弁が設けられ、第２連通孔には、第３流体室における作動流体の圧力と第２流体室における作動流体の圧力との差が第２所定値よりも小さいときに第２連通孔を閉鎖し、第２所定値に達したときに第２連通孔を開放する第２調圧弁が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、複数の連通路の１つは、第２ピストンが第２所定区間における軸線方向の内側に位置する第３所定区間を移動しているときに、第２ピストンをバイパスするとともに、第２流体室における第２所定区間内の部分と第３流体室との間で作動流体を流動させるバイパス通路として構成されており、複数の連通路のうちのこのバイパス通路以外の連通路には、第２ピストンに軸線方向に貫通するように形成された第１連通孔及び第２連通孔が含まれている。また、第１連通孔には、第２流体室における作動流体の圧力と第３流体室における作動流体の圧力との差が第１所定値よりも小さいときに第１連通孔を閉鎖し、第１所定値に達したときに第１連通孔を開放する第１調圧弁が設けられており、第２連通孔には、第３流体室における作動流体の圧力と第２流体室における作動流体の圧力との差が第２所定値よりも小さいときに第２連通孔を閉鎖し、第２所定値に達したときに第２連通孔を開放する第２調圧弁が設けられている。

以上の構成により、流体ダンパでは、第２ピストンが第２所定区間における内側の第３所定区間を移動しているときには、作動流体が、バイパス通路を通って第２流体室と第３流体室の間で流動する。また、第２ピストンが第２所定区間における第３所定区間よりも軸線方向の両外側の区間（以下「所定外側区間」という）に位置するようになると、作動流体は、バイパス通路を流動しなくなり、第２ピストンへの外力の作用により第２及び第３流体室における作動流体の圧力差が第１又は第２所定値に達したときに、第１又は第２調圧弁により第１又は第２連通孔が開放される結果、第１又は第２連通孔を通って、第２流体室と第３流体室の間で流動するとともに、第２ピストンが所定外側区間を移動するようになる。以上により、第２ピストンが内側の第３所定区間を移動しているときには、流体ダンパのより小さな減衰力を得ることができ、第２ピストンが所定外側区間を移動しているときには、流体ダンパのより大きな減衰力を得ることができる。

本発明の第１実施形態による流体ダンパを示す断面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 図１の流体ダンパの制御装置などを示すブロック図である。 図１の流体ダンパを、これを適用した建物の一部とともに概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態による流体ダンパを示す断面図である。 図５の流体ダンパの制御装置などを示すブロック図である。 本発明の第３実施形態による流体ダンパを示す断面図である。 本発明の第４実施形態による流体ダンパを示す断面図である。 図８の流体ダンパを、（ａ）第１及び第２ピストンが第１側壁側に移動した場合について、（ｂ）第１及び第２ピストンが第２側壁側に移動した場合について、それぞれ示す断面図である。 本発明の第５実施形態による流体ダンパを示す断面図である。 図１０の流体ダンパの制御装置などを示すブロック図である。 本発明の第６実施形態による流体ダンパを示す断面図である。 本発明の第７実施形態による流体ダンパを示す断面図である。 第２連通路としての複数の連通路の変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態による流体ダンパ１を示している。流体ダンパ１は、いわゆるアクティブダンパとして構成されており、図１に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内に設けられた第１ピストン３、第２ピストン４及びピストンロッド５を備えている。シリンダ２は、円筒状の周壁２ａと、周壁２ａの軸線方向の一端部及び他端部にそれぞれ同心状に一体に設けられた円板状の第１側壁２ｂ及び第２側壁２ｃなどで構成されている。第１側壁２ｂには、自在継ぎ手を介して第１取付具ＦＬ１が設けられている。また、第２側壁２ｃには、軸線方向に貫通するロッド案内孔２ｄが形成されており、ロッド案内孔２ｄには、ピストンロッド５がリング状のシールを介して挿入されている。ピストンロッド５は、シリンダ２の軸線方向に延びるとともに、第２側壁２ｃから外方に突出しており、シリンダ２に対して軸線方向に移動自在である。

第１及び第２ピストン３、４は、円柱状に形成されており、第１ピストン３はピストンロッド５の軸線方向の一端部に、第２ピストン４はピストンロッド５の軸線方向の中央に、それぞれ同心状に一体に設けられている。また、第１及び第２ピストン３、４の各々の外周には、リング状のシールが設けられている。シリンダ２内には、周壁２ａ、第１側壁２ｂ及び第１ピストン３によって、第１流体室２ｅが画成されており、周壁２ａ、第１及び第２ピストン３、４によって、第２流体室２ｆが画成されるとともに、周壁２ａ、第２ピストン４及び第２側壁２ｃによって、第３流体室２ｇが画成されている。第１〜第３流体室２ｅ〜２ｇには、作動流体ＨＦが充填されており、作動流体ＨＦは、例えばシリコンオイルで構成されている。

また、第１ピストン３は、シリンダ２内の所定の第１ピストン区間ＤＰ１において、シリンダ２の軸線方向に摺動自在に設けられている。この第１ピストン区間ＤＰ１は、第１側壁２ｂ側の第１所定区間Ｄ１内であって、後述する第１連通路１０及び第１流体室２ｅの連通部分と、第１連通路１０及び第２流体室２ｆの連通部分との間の区間に設定されている。第２ピストン４は、シリンダ２内の所定の第２ピストン区間ＤＰ２において、シリンダ２の軸線方向に摺動自在に設けられている。この第２ピストン区間ＤＰ２は、シリンダ２内の第２側壁２ｃ側の第２所定区間Ｄ２内であって、後述する第２連通路１１及び第２流体室２ｆの連通部分と、第２連通路１１及び第３流体室２ｇの連通部分との間の区間に設定されている。さらに、ピストンロッド５の他端部には、自在継ぎ手を介して第２取付具ＦＬ２が設けられている。第１及び第２所定区間Ｄ１、Ｄ２は、軸線方向に互いに重ならないように並んでいる。

さらに、第１ピストン３には、軸線方向に貫通する複数の第１連通孔３ａ及び第２連通孔３ｂ（各１つのみ図示）が形成されており、第１及び第２連通孔３ａ、３ｂには、第１調圧弁６及び第２調圧弁７がそれぞれ設けられている。第１調圧弁６は、弁体と、これを閉弁方向に付勢するスプリングなどで構成され、この弁体が、第１流体室２ｅ内の作動流体ＨＦの正の圧力で開弁方向に、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの正の圧力で閉弁方向に、それぞれ押圧されるように、構成されている。また、第１調圧弁６は、第１流体室２ｅ内の作動流体ＨＦの圧力と第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの圧力との差が所定値よりも小さいときには、第１連通孔３ａを閉鎖し、この所定値に達したときには、第１連通孔３ａを開放する。第１連通孔３ａが第１調圧弁６で開放されることにより、第１及び第２流体室２ｅ、２ｆが、第１連通孔３ａを介して互いに連通する。

第２調圧弁７は、第１調圧弁６と同様に弁体と、これを閉弁方向に付勢するスプリングなどで構成され、この弁体が、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの正の圧力で開弁方向に、第１流体室２ｅ内の作動流体ＨＦの正の圧力で閉弁方向に、それぞれ押圧されるように、構成されている。また、第２調圧弁７は、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの圧力と第１流体室２ｅ内の作動流体ＨＦの圧力との差が上記の所定値よりも小さいときには、第２連通孔３ｂを閉鎖し、所定値に達したときには、第２連通孔３ｂを開放する。第２連通孔３ｂが第２調圧弁７で開放されることにより、第２及び第１流体室２ｆ、２ｅが、第２連通孔３ｂを介して互いに連通する。

また、第２ピストン４には、第３ピストン３と同様、軸線方向に貫通する複数の第１連通孔４ａ及び第２連通孔４ｂ（各１つのみ図示）が形成されており、第１及び第２連通孔４ａ、４ｂには、第１調圧弁８及び第２調圧弁９がそれぞれ設けられている。第１調圧弁８は、第１ピストン３の第１調圧弁６と同様に弁体と、これを閉弁方向に付勢するスプリングなどで構成され、この弁体が、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの正の圧力で開弁方向に、第３流体室２ｇ内の作動流体ＨＦの正の圧力で閉弁方向に、それぞれ押圧されるように、構成されている。また、第１調圧弁８は、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの圧力と第３流体室２ｇ内の作動流体ＨＦの圧力との差が上記の所定値よりも小さいときには、第１連通孔４ａを閉鎖し、所定値に達したときには、第１連通孔４ａを開放する。第１連通孔４ａが第１調圧弁８で開放されることにより、第２及び第３流体室２ｆ、２ｇが、第１連通孔４ａを介して互いに連通する。

第２調圧弁９は、第１調圧弁８と同様に弁体と、これを閉弁方向に付勢するスプリングなどで構成され、この弁体が、第３流体室２ｇ内の作動流体ＨＦの正の圧力で開弁方向に、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの正の圧力で閉弁方向に、それぞれ押圧されるように、構成されている。また、第２調圧弁９は、第３流体室２ｇ内の作動流体ＨＦの圧力と第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの圧力との差が上記の所定値よりも小さいときには、第２連通孔４ｂを閉鎖し、所定値に達したときには、第２連通孔４ｂを開放する。第２連通孔４ｂが第２調圧弁９で開放されることにより、第３及び第２流体室２ｇ、２ｆが、第２連通孔４ｂを介して互いに連通する。

以上の構成の第１及び第２調圧弁６〜９によって、第１〜第３流体室２ｅ〜２ｇにおける作動流体ＨＦの圧力の過大化が防止され、ひいては、流体ダンパ１の軸力（軸線方向に作用する力）の過大化が防止される。なお、第１及び第２調圧弁６〜９が開弁する作動流体ＨＦの差圧を、互いに同じ所定値に設定しているが、互いに異なる値に設定してもよい。

また、流体ダンパ１は、シリンダ２に接続された第１連通路１０及び第２連通路１１をさらに備えている。第１連通路１０は、第１ピストン３をバイパスし、第１流体室２ｅと、第２流体室２ｆにおける第１所定区間Ｄ１内の部分とに連通するように構成されており、第２連通路１１は、第２ピストン４をバイパスし、第２流体室２ｆにおける第２所定区間Ｄ２内の部分と、第３流体室２ｇとに連通するように構成されている。また、第１及び第２連通路１０、１１の断面積は、シリンダ２の断面積よりも小さな値に設定されており、第１及び第２ピストン３、４の第１及び第２連通孔３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂの断面積よりも大きな値に設定されている。さらに、第１及び第２連通路１０、１１には、作動流体ＨＦが充填されている。

また、流体ダンパ１は、第１連通路１０における作動流体ＨＦの流動量を変化させることによって第１及び第２流体室２ｅ、２ｆにおける作動流体ＨＦの圧力を調整する第１流体圧調整装置１２をさらに備えている。第１流体圧調整装置１２は、第１電気モータ１３を動力源とする歯車ポンプを有している。歯車ポンプは、外接歯車型のものであり、ケーシング１４と、ケーシング１４に収容された第１ギヤ１５及び第２ギヤ１６などで構成されている。ケーシング１４は、第１連通路１０の中央部に一体に設けられており、その内部が互いに対向する２つの出入口１４ａ、１４ａを介して、第１連通路１０に連通している。

また、上記の第１ギヤ１５は、スパーギヤで構成され、第１回転軸１７に一体に設けられている。第１回転軸１７は、第１連通路１０に直交する方向に水平に延び、ケーシング１４に回転自在に支持されており、ケーシング１４の外部に若干、突出している（図２参照）。第２ギヤ１６は、第１ギヤ１５と同様、スパーギヤで構成され、第２回転軸１８に一体に設けられており、第１ギヤ１５と噛み合っている。第２回転軸１８は、第１回転軸１７と平行に延び、ケーシング１４に回転自在に支持されている。また、第１及び第２ギヤ１５、１６の互いの噛合い部分は、ケーシング１４の出入口１４ａ、１４ａに臨んでいる。

前記第１電気モータ１３は、例えば、発電可能なＤＣモータであり、そのロータ（図示せず）が、第１回転軸１７に同心状に連結されており、第１ギヤ１５及び第１回転軸１７と一体に回転可能である。また、図３に示すように、第１電気モータ１３は、制御装置２１を介して、バッテリである電源２２に接続されている。制御装置２１は、整流器や、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェースなどの組み合わせで構成されている。

以上の構成の流体ダンパ１は、例えば、図４に示すように、建物Ｂの上梁ＢＵ及び左柱ＰＬの接合部分と、建物Ｂの上梁ＢＵ及び右柱ＰＲの接合部分とに、Ｖ字状のブレース材ＢＲを介して連結されるとともに、建物Ｂの下梁ＢＤ及び右柱ＰＲの接合部分に、連結部材ＥＮを介して連結される。この場合、前記第１取付具ＦＬ１がブレース材ＢＲの下端部に、第２取付具ＦＬ２が連結部材ＥＮに、それぞれ取り付けられており、流体ダンパ１は、左右方向に延びている。ブレース材ＢＲ及び連結部材ＥＮは、例えばＨ型鋼で構成されている。また、建物Ｂが振動していないときには、第１及び第２ピストン３、４は、図１に示す中立位置にある。なお、図４では便宜上、第１及び第２連通路１０、１１の図示を省略している。

さらに、流体ダンパ１では、建物Ｂの振動により上下の梁ＢＵ、ＢＤの間で左右方向に相対変位が発生すると、この相対変位が外力としてシリンダ２及びピストンロッド５に伝達されることによって、ピストンロッド５がシリンダ２に対して軸線方向に移動するとともに、ピストンロッド５と一体の第１及び第２ピストン３、４が、シリンダ２内を軸線方向に摺動する。この場合、第１及び第２ピストン３、４がシリンダ２の第１側壁２ｂ側に摺動したとき（流体ダンパ１が縮んだとき）には、第１流体室２ｅにおける作動流体ＨＦが第１ピストン３で押圧され、その一部が、第１連通路１０を通って第２流体室２ｆ側に流動するとともに、第２流体室２ｆにおける第２所定区間Ｄ２内の部分の作動流体ＨＦが、第２ピストン４で押圧され、その一部が、第２連通路１１を通って第３流体室２ｇ側に流動する。

これとは逆に、第１及び第２ピストン３、４がシリンダ２の第２側壁２ｃ側に摺動したとき（流体ダンパ１が伸びたとき）には、第３流体室２ｇにおける作動流体ＨＦが第２ピストン４で押圧され、その一部が、第２連通路１１を通って第２流体室２ｆ側に流動するとともに、第２流体室２ｆにおける第１所定区間Ｄ１内の部分の作動流体ＨＦが、第１ピストン３で押圧され、その一部が第１連通路１０を通って第１流体室２ｅ側に流動する。

以上の動作から明らかなように、建物Ｂの振動中、第１〜第３流体室２ｅ〜２ｇにおける作動流体ＨＦの圧力は、シリンダ２及びピストンロッド５に上述したように伝達される外力に抗するように作用し、すなわち、建物Ｂの振動を抑制するための減衰力として、建物Ｂに作用する。流体ダンパ１では、建物Ｂの振動中、第１電気モータ１３を制御することによって、この減衰力が調整され、その制御モードとして、第１〜第３制御モードが設定されている。これらの第１及び第２制御モードでは、第１電気モータ１３に電源２２からの電力を供給し、第１電気モータ１３で第１ギヤ１５を回転させることにより、第１連通路１０内の作動流体ＨＦに流動を生じさせることによって、流体ダンパ１の減衰力が調整される。

より具体的には、第１制御モードでは、振動による外力がピストンロッド５、第１及び第２ピストン３、４に伝達されたときに、第１電気モータ１３による第１ギヤ１５の駆動により生じる作動流体ＨＦの流動方向（以下「ギヤ駆動流動方向」という）が、振動による外力により第１ピストン３が移動することで生じる作動流体ＨＦの流動方向（以下「振動流動方向」という）と反対方向になるように、第１電気モータ１３の回転方向が制御される。これにより、流体ダンパ１のより大きな減衰力が発生する。この場合、第１電気モータ１３の回転数を変化させることによって、流体ダンパ１の減衰力が調整され、第１電気モータ１３の回転数が高いほど、振動流動方向と反対方向に流れる作動流体ＨＦの流動量が大きくなることによって、減衰力はより大きくなる。

第２制御モードでは、振動による外力がピストンロッド５、第１及び第２ピストン３、４に伝達されたときに、ギヤ駆動流動方向が振動流動方向と同方向になるように、第１電気モータ１３の回転方向が制御される。これにより、流体ダンパ１のより小さな減衰力が発生する。この場合にも、第１電気モータ１３の回転数を変化させることによって、流体ダンパ１の減衰力が調整され、第１制御モードの場合と異なり、第１電気モータ１３の回転数が高いほど、振動流動方向と同方向に流れる作動流体ＨＦの流動量が大きくなることによって、減衰力はより小さくなる。

上記の第３制御モードでは、振動による外力により第１ピストン３が移動することで発生した作動流体ＨＦの流動を用いて第１電気モータ１３で発電を行うとともに、その発電電力を変化させることによって、流体ダンパ１の減衰力が調整される。この場合、作動流体ＨＦの流動が、第１ギヤ１５により回転運動に変換され、さらに第１電気モータ１３で電気エネルギに変換（発電）される。第３制御モードにおける流体ダンパ１の減衰力は、第１電気モータ１３の発電電力が大きいほど、作動流体ＨＦが流れにくくなることによって、より大きくなる。第１〜第３制御モードの各々で得られる減衰力の大小関係は、第１制御モード＞第３制御モード＞第２制御モードの順になっている。なお、制御モードとして、第１〜第３制御モードのうちの１つ又は２つの制御モードを設定してもよい。また、第１電気モータ１３の発電電力は、電源２２に充電される。

制御装置２１は、地震などによる建物Ｂの振動時、上梁ＢＵの振動による加速度（以下「上梁振動加速度」という）ＡＣＢＵ及び下梁ＢＤの振動による加速度（以下「下梁振動加速度」という）ＡＣＢＤに応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、建物Ｂの振動を抑制すべく、上述した第１〜第３制御モードによる制御を実行するための振動抑制制御処理を実行する。これらの上梁振動加速度ＡＣＢＵ及び下梁振動加速度ＡＣＢＤは、例えば半導体式の第１及び第２加速度センサ２３、２４によって検出され、それらの検出信号は、制御装置２１に出力される。

本処理では、まず、下梁振動加速度ＡＣＢＤを２回積分することによって、下梁ＢＤの振動による変位（以下「下梁振動変位ＤＩＢＤ」という）を算出するとともに、上梁振動加速度ＡＣＢＵを２回積分することによって、上梁ＢＵの振動による変位（以下「上梁振動変位ＤＩＢＵ」という）を算出する。これらの下梁振動変位ＤＩＢＤ及び上梁振動変位ＤＩＢＵはそれぞれ、絶対座標系を基準とした下梁ＢＤ及び上梁ＢＵの変位である。

次いで、算出された上梁振動変位ＤＩＢＵと下梁振動変位ＤＩＢＤとの偏差を、梁間振動変位ＤＩＵＤとして算出する。次に、算出された梁間振動変位ＤＩＵＤに、所定のフィードバック係数ＦＫを乗算することによって、フィードバック制御項ＦＢＣを算出する。次いで、算出されたフィードバック制御項ＦＢＣに、所定のフィードフォワード制御項ＦＦＣを加算することによって、第１電気モータ１３を制御するための制御信号ＳＣを算出する。振動抑制制御処理では、建物Ｂの振動中、以上の算出動作が、所定の制御周期で繰り返し実行される。

上記の制御信号ＳＣは、シリンダ２に対する第１ピストン３の変位の目標値に相当する。上述したように制御信号ＳＣが算出されると、この制御信号ＳＣに基づいて、前述した第１〜第３制御モードのいずれかが選択されるとともに、ＲＯＭに記憶された所定のマップ（図示せず）を検索することにより、第１電気モータ１３への供給電力又は発電電力の指令値が算出される。そして、算出された指令値に基づいて第１電気モータ１３への供給電力又は発電電力が制御されることにより、第１ピストン３の変位が制御信号ＳＣで表される目標値に調整されることによって、流体ダンパ１の減衰力が調整される。

なお、第１実施形態では、フィードバック制御項ＦＢＣとして、いわゆる比例項を用いているが、さらに、積分項や微分項を用いてもよく、このことは、後述する第２〜第５実施形態についても同様に当てはまる。この場合、上記の積分項は、例えば、積分項の前回値に、今回の梁間振動変位ＤＩＵＤに所定の係数を乗算した値を加算することによって、算出される。積分項の前回値は、建物Ｂが振動していないときに、値０にリセットされる。また、上記の微分項は、例えば、梁間振動変位ＤＩＵＤの前回値を今回の梁間振動変位ＤＩＵＤから減算した値に、所定の係数を乗算することによって算出される。

また、第１実施形態では、上述した制御信号ＳＣの算出手法から明らかなように、梁間振動変位ＤＩＵＤすなわち上梁振動変位ＤＩＢＵと下梁振動変位ＤＩＢＤとの偏差が値０になるように、第１電気モータ１３を制御するための制御信号ＳＣを算出しているが、上梁ＢＵの振動速度と、下梁ＢＤの振動速度との偏差が値０になるように、制御信号を算出してもよい。この場合にも、制御信号の算出に用いられるフィードバック制御項として、比例項のみならず、積分項や微分項を用いてもよい。

また、流体ダンパ１では、前述した構成から明らかなように、作動流体ＨＦ及び第１電気モータ１３から成る慣性要素が、ブレース材ＢＲ及び連結部材ＥＮから成る弾性要素に直列に接続された関係にある。このため、例えば建物Ｂの停電時などで、電源２２から第１電気モータ１３に電力が供給されていないときに、流体ダンパ１は、付加振動系（動吸振器）として機能する。この場合、付加振動系の諸元は、その固有振動数が建物Ｂの固有振動数（例えば１次モードの固有振動数）に同調するように、設定されている。当該設定は、例えば定点理論に基づいて行われる。ここで、付加振動系の固有振動数は、作動流体ＨＦの流動による慣性質量ｍＦ、第１流体圧調整装置１２の歯車ポンプの影響を考慮した第１電気モータ１３の回転慣性質量ｍＭ、及びブレース材ＢＲなどの剛性θＴによって定まる（＝sqrt｛θＴ／（ｍＦ＋ｍＭ)｝／２π）。

以上のように、第１実施形態による流体ダンパ１では、シリンダ２内に、第１ピストン３が、第１所定区間Ｄ１において軸線方向に摺動自在に設けられており、第２ピストン４が、第１所定区間Ｄ１とシリンダ２の軸線方向に並ぶ第２所定区間Ｄ２において、軸線方向に摺動自在に設けられている。また、シリンダ２内には、第１ピストン３で区画された、第１ピストン３よりも軸線方向の一方の側に位置する第１流体室２ｅと、第１及び第２ピストン３、４で区画された、第１及び第２ピストン３、４の間の第２流体室２ｆと、第２ピストン４で区画された、第２ピストン４よりも軸線方向の他方の側に位置する第３流体室２ｇとが設けられている。さらに、第１〜第３流体室２ｅ〜２ｇには、作動流体ＨＦが充填されており、第１流体室２ｅと第２流体室２ｆの間で作動流体ＨＦを流動させるための第１連通路１０が、第１及び第２流体室２ｅ、２ｆに連通しており、第２流体室２ｆと第３流体室２ｇの間で作動流体ＨＦを流動させるための第２連通路１１が、第２及び第３流体室２ｆ、２ｇに連通している。

以上の構成の流体ダンパ１では、シリンダ２や、第１ピストン３、第２ピストン４に、振動による外力が入力されたことによって、第１及び第２ピストン３、４が、シリンダ２に対して軸線方向の一方の側に移動したときには、第１流体室２ｅ内の作動流体ＨＦが第１ピストン３で押圧され、押圧された作動流体ＨＦは第１連通路１０を流動し、その圧力が第２流体室２ｆ側に逃がされるとともに、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦが第２ピストン４で押圧され、押圧された作動流体ＨＦは、第２連通路１１を流動し、その圧力が第３流体室２ｇ側に逃がされる。これとは逆に、第１及び第２ピストン３、４が、シリンダ２に対して軸線方向の他方の側に移動したときには、第３流体室２ｇ内の作動流体ＨＦが第２ピストン４で押圧され、押圧された作動流体ＨＦは第２連通路１１を流動し、その圧力が第２流体室２ｆ側に逃がされるとともに、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦが第１ピストン３で押圧され、押圧された作動流体ＨＦは、第１連通路１０を流動し、その圧力が第１流体室２ｅ側に逃がされる。

以上の動作から明らかなように、振動による外力がシリンダ２などに入力されたときに、作動流体ＨＦの粘性抵抗力を第１及び第２ピストン３、４の両方に作用させられるので、第１及び第２ピストン３、４から成る２つのピストンの受圧面積に応じた、より大きな減衰力を得ることができる。また、前述した従来の流体ダンパと異なり、シリンダ２内における第１ピストン３と第２ピストン４の間に、仕切壁が設けられていないので、次に述べるように、その組立て作業を容易に行うことができる。

流体ダンパ１は、例えば次のようにして組み立てられる。すなわち、まず、周壁２ａと第１側壁２ｂを鋳造などにより一体に形成するとともに、第１側壁２ｂに第１取付具ＦＬ１を取り付ける。この場合、周壁２ａには、第１及び第２連通路１０、１１を接続するための連通孔が形成される。次いで、第１及び第２ピストン３、４をピストンロッド５に取り付けるとともに、三者３〜５をシリンダ２に収容する。次に、ピストンロッド５を、第２側壁２ｃのロッド案内孔２ｄにリング状のシールを介して挿入し、その状態で、第２側壁２ｃを、リング状のシール（図示せず）を介して周壁２ａに取り付ける。次いで、ピストンロッド５に、第２取付具ＦＬ２を取り付ける。次に、第１流体圧調整装置１２が設けられた第１連通路１０と、第２連通路１１とを、周壁２ａにリング状のシール（図示せず）を介して接続する。

以上のように、流体ダンパ１の組立てに当たって、周壁２ａと、第２側壁２ｃ、第１及び第２連通路１０、１１との間に、一般的なリング状のシールを設けるだけでよく、シリンダ２として径方向に分割した複雑な形状の一対の分割シリンダを用意したり、一対の分割シリンダの互いの接合面の全体に特別な形状のシールを設けたりせずに、その組立て作業を容易に行うことができる。

また、第１及び第２流体室２ｅ、２ｆにおける作動流体ＨＦの圧力が、第１及び第２ピストン３、４をシリンダ２内で移動させるように流体圧調整装置１２で調整されるので、本発明による流体ダンパ１を、いわゆるアクティブ式の流体ダンパとして機能させることができる。

さらに、第１連通路１０は、第１ピストン３をバイパスするとともに、第１流体室２ｅと、第２流体室２ｆにおける第１所定区間Ｄ１内の部分とに連通するように構成されており、流体圧調整装置１２は、第１連通路１０に設けられ、第１連通路１０における作動流体ＨＦの流動量を変化させることによって、第１及び第２流体室２ｅ、２ｆにおける作動流体ＨＦの圧力を調整するように構成されている。このように、第１及び第２流体室２ｅ、２ｆの作動流体ＨＦの圧力を調整するために、第１連通路１０に設けた流体圧調整装置１２を用いるので、第１及び第２流体室２ｅ、２ｆに圧力調整用の流体ポンプをそれぞれ別個に接続した場合と比較して、流体ダンパ１全体を小型化することができる。

次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の第２実施形態による流体ダンパ３１について説明する。この流体ダンパ３１は、第１実施形態と比較して、第２流体圧調整装置３２が第２連通路１１に設けられている点が主に異なっている。図５及び図６において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図５に示す第２流体圧調整装置３２は、第２連通路１１における作動流体ＨＦの流動量を変化させることによって第２及び第３流体室２ｆ、２ｇにおける作動流体ＨＦの圧力を調整するものであり、第１流体圧調整装置１２と同様に構成されている。具体的には、第２流体圧調整装置３２は、第２電気モータ３３を動力源とする歯車ポンプを有している。歯車ポンプは、外接歯車型のものであり、ケーシング３４と、ケーシング３４に収容された第１ギヤ３５及び第２ギヤ３６などで構成されている。ケーシング３４は、第２連通路１１の中央部に一体に設けられており、その内部が互いに対向する２つの出入口３４ａ、３４ａを介して、第２連通路１１に連通している。

また、上記の第１ギヤ３５は、スパーギヤで構成され、第１回転軸３７に一体に設けられている。第１回転軸３７は、第２連通路１１に直交する方向に水平に延び、ケーシング３４に回転自在に支持されており、ケーシング３４の外部に若干、突出している。第２ギヤ３６は、第１ギヤ３５と同様、スパーギヤで構成され、第２回転軸３８に一体に設けられており、第１ギヤ３５と噛み合っている。第２回転軸３８は、第１回転軸３７と平行に延び、ケーシング３４に回転自在に支持されている。また、第１及び第２ギヤ３５、３６の互いの噛合い部分は、ケーシング３４の出入口３４ａ、３４ａに臨んでいる。

第２実施形態による制御装置４１は、前述した第１電気モータ１３、電源２２、第１及び第２加速度センサ２３、２４に加え、第２電気モータ３３に接続されており、第１及び第２電気モータ１３、３３を制御するための電気回路を別個に有している。また、制御装置４１は、第１電気モータ１３に加え、第２電気モータ３３を前述した第１〜第３制御モード（振動抑制制御処理）によって制御する。この場合、基本的には、第１電気モータ１３の制御によって流体ダンパ３１の減衰力を変更し、第２電気モータ３３については、出力トルク（正のトルク及び負のトルクを含む）が値０になるように制御され、より小さな又は大きな減衰力が必要になったときに、第１電気モータ１３に加えて第２電気モータ３３が、第１〜第３制御モードで制御される。さらに、流体ダンパ３１では、第１及び第２電気モータ１３、３３を制御するための制御モードとして、第４制御モードが設定されている。

この第４制御モードでは、建物Ｂ（図４参照）の振動中、作動流体ＨＦの流動を用いて第１及び第２電気モータ１３、３３の一方で発電が行われるとともに、発電した電力が第１及び第２電気モータ１３、３３の他方に供給される。第１及び第２電気モータ１３、３３のうち、発電電力が供給されるモータでは、その回転方向が、ギヤ駆動流動方向が振動流動方向と同方向又は逆方向になるように、制御される。第４制御モード中には、第１及び第２電気モータ１３、３３の一方の発電電力が所定の一定値に制御されるとともに、発電電力が供給される第１及び第２電気モータ１３、３３の他方が、前述した振動抑制制御処理によって制御される。この場合において、発電電力が余るときには、その余剰分が電源２２に充電され、発電電力が不足するときには、その不足分が電源２２の電力によって補われる。

なお、第４制御モード中、断線や電源２２の故障などによって、電源２２と第１及び第２電気モータ１３、３３との間で電力の授受を行えないようなときには、第１及び第２電気モータ１３、３３の一方の発電電力がそのまま、他方に供給される。

以上のように、第２実施形態によれば、第１及び第２流体室２ｅ、２ｆにおける作動流体ＨＦの圧力を調整する第１流体圧調整装置１２に加え、第２及び第３流体室２ｆ、２ｇにおける作動流体ＨＦの圧力を調整する第２流体圧調整装置３２が設けられているので、流体ダンパ３１の減衰力の変更幅を大きくすることができる。その他、第１実施形態による前述した効果、すなわち、流体ダンパ３１の組み立て作業を容易に行うことができるという効果などを、同様に得ることができる。

次に、図７を参照しながら、本発明の第３実施形態による流体ダンパ５１について説明する。この流体ダンパ５１は、第１実施形態と比較して、第２連通路１１に設けられた歯車モータ５２と、回転自在の回転マス５３をさらに備えている点が主に異なっている。図７において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

歯車モータ５２は、第１流体圧調整装置１２の歯車ポンプと同様、ケーシング５４と、ケーシング５４に収容された、スパーギヤから成る第１ギヤ５５及び第２ギヤ５６などで構成されている。ケーシング５４は、第２連通路１１の中央部に一体に設けられており、その内部が互いに対向する２つの出入口５４ａ、５４ａを介して、第２連通路１１に連通している。

また、上記の第１ギヤ５５は、第１回転軸５７に一体に設けられている。第１回転軸５７は、第２連通路１１に直交する方向に水平に延び、ケーシング５４に回転自在に支持されており、ケーシング５４の外部に若干、突出している。第２ギヤ５６は、第２回転軸５８に一体に設けられており、第１ギヤ５５と噛み合っている。第２回転軸５８は、第１回転軸５７と平行に延び、ケーシング５４に回転自在に支持されている。また、第１及び第２ギヤ５５、５６の互いの噛合い部分は、ケーシング５４の出入口５４ａ、５４ａに臨んでいる。

前記回転マス５３は、比重の比較的大きな材料、例えば鉄から成る円板で構成されている。また、回転マス５３は、上記の第１回転軸５７に同心状に取り付けられており、第１ギヤ５５及び第１回転軸５７と一体に回転する。

以上の構成の流体ダンパ５１では、建物Ｂ（図４参照）が振動するのに伴って前述したように作動流体ＨＦが第２連通路１１を流動する際に、ケーシング５４に流入した作動流体ＨＦによって第１及び第２ギヤ５５、５６が回転駆動され、第１ギヤ５５と一体の回転マス５３が回転する。

以上のように、第３実施形態によれば、作動流体ＨＦの流動を歯車モータ５２で回転運動に変換し、回転マス５３を回転させることによって、第１実施形態による作動流体ＨＦの減衰力に、回転マス５３による回転慣性効果が付加されるので、流体ダンパ５１のより大きな減衰力を得ることができる。

また、流体ダンパ５１では、回転マス５３から成る慣性要素が作動流体ＨＦから成る慣性要素に並列に付加されている。したがって、この場合、付加振動系の固有振動数を定める諸元には、第１実施形態の場合の前述した諸元に加えて、歯車モータ５２の容積効率や回転マス５３の質量や径などが含まれる。したがって、これらの諸元を適切に設定することによって、この付加振動系の固有振動数を建物Ｂの１次の固有振動数に同調させることができる。その他、第１実施形態による前述した効果、すなわち、流体ダンパ５１の組み立て作業を容易に行うことができるという効果などを、同様に得ることができる。

次に、図８及び図９を参照しながら、本発明の第４実施形態による流体ダンパ６１について説明する。この流体ダンパ６１は、第１及び第３実施形態と比較して、第２連通路６２の構成が主に異なっている。図８及び図９において、第１及び第３実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第１及び第３実施形態と異なる点を中心に説明する。

第２連通路６２は、第２ピストン４がシリンダ２内の第３所定区間Ｄ３にあるときに、第２ピストン４をバイパスし、第２及び第３流体室２ｆ、２ｇに連通するように構成されている。第３所定区間Ｄ３は、第２ピストン４の摺動区間である前述した第２ピストン区間ＤＰ２内の内側の区間に設定されており、第２ピストン４の中立位置を中心として、軸線方向の両側に互いに同じ長さで延びている。なお、第３所定区間Ｄ３を、第２ピストン４の中立位置を中心として、軸線方向の両側に互いに異なる長さで延びるように設定してもよい。

また、第２連通路６２の中央部には、前述した歯車モータ５２のケーシング５４が一体に設けられている。

以上の構成の流体ダンパ６１では、建物Ｂ（図４参照）の振動に伴って第２ピストン４が第３所定区間Ｄ３を摺動しているときには、第２ピストン４で押圧された作動流体ＨＦは、第１実施形態と同様に第２連通路６２を介して、第２流体室２ｆと第３流体室２ｇの間を流動する。それに伴い、第３実施形態で説明したように、第２連通路６２における作動流体ＨＦの流動が回転運動に変換された状態で回転マス５３に伝達されることによって、回転マス５３が回転し、回転マス５３による回転慣性効果が付与される。

また、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、外力の入力により第２ピストン４が、第２ピストン区間ＤＰ２における第３所定区間Ｄ３よりも軸線方向の両外側の区間（以下「所定外側区間ＤＯ」という）に位置するようになると、第２ピストン４で押圧された作動流体ＨＦは、第２連通路６２を流動しなくなり、第１又は第２調圧弁８、９が開弁するのに伴って、第１又は第２連通孔４ａ、４ｂを流動するとともに、第２ピストン４が所定外側区間ＤＯを摺動するようになる。この場合、第２ピストン４を、所定外側区間ＤＯを第１側壁２ｂ側に摺動させるような外力が入力されているときには、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの圧力と第３流体室２ｇ内の作動流体ＨＦの圧力との差が所定値に達したときに、前述したように第１調圧弁８が開弁し（図９（ａ）参照）、第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの一部が、第１連通孔４ａを通って第３流体室２ｇに流動する。これにより、作動流体ＨＦのより大きな粘性減衰力が第２ピストン４に作用することによって、流体ダンパ６１の減衰力はより大きくなる。

一方、第２ピストン４を、所定外側区間ＤＯを第２側壁２ｃ側に摺動させるような外力が入力されているときには、第３流体室２ｇ内の作動流体ＨＦの圧力と第２流体室２ｆ内の作動流体ＨＦの圧力との差が所定値に達したときに、前述したように第２調圧弁９が開弁し（図９（ｂ）参照）、第３流体室２ｇ内の作動流体ＨＦの一部が、第２連通孔４ｂを通って第２流体室２ｆに流動する。これにより、作動流体ＨＦのより大きな粘性減衰力が第２ピストン４に作用することによって、流体ダンパ６１の減衰力はより大きくなる。

以上のように、第４実施形態によれば、第２ピストン４が第２所定区間Ｄ２内の第３所定区間Ｄ３を移動しているときに、第２連通路６２が、第２流体室２ｆと第３流体室２ｇの間で作動流体ＨＦを流動させるように、構成されている。また、第２ピストン４が第２所定区間Ｄ２内の第３所定区間Ｄ３よりも外側の所定外側区間ＤＯを位置するようになると、作動流体ＨＦは、第２連通路６２を流動しなくなり、第２ピストン４への外力の作用により第２及び第３流体室２ｆ、２ｇにおける作動流体ＨＦの圧力差が所定値に達したときに、第１又は第２調圧弁８、９により第１又は第２連通孔４ａ、４ｂが開放される結果、第１又は第２連通孔４ａ、４ｂを通って、第２流体室２ｆと第３流体室２ｇの間で流動するとともに、第２ピストン４が所定外側区間ＤＯを移動するようになる。以上により、第２ピストン４が内側の第３所定区間Ｄ３を移動しているときには、流体ダンパ６１のより小さな減衰力を得ることができ、第２ピストン４が所定外側区間ＤＯを移動しているときには、流体ダンパ６１のより大きな減衰力を得ることができる。その他、第１実施形態による前述した効果、すなわち、流体ダンパ６１の組み立て作業を容易に行うことができるという効果などを、同様に得ることができる。

なお、第４実施形態では、第１及び第２連通孔４ａ、４ｂが、本発明における複数の連通路に相当する。

次に、図１０及び図１１を参照しながら、本発明の第５実施形態による流体ダンパ７１について説明する。この流体ダンパ７１は、第４実施形態と比較して、歯車モータ５２に代えて、調整弁７２が設けられている点が主に異なっている。図１０及び図１１において、第１及び第４実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第１及び第４実施形態と異なる点を中心に説明する。

調整弁７２は、例えばリニア電磁弁で構成されており、その開度が制御装置８１によりリニアに変更され、それにより、第２連通路６２における作動流体ＨＦの流動量が変化する。

以上の構成により、第５実施形態によれば、建物Ｂ（図４参照）の振動中、前述した上梁振動変位ＤＩＢＵ及び下梁振動変位ＤＩＢＤに応じて調整弁７２の開度を制御することによって、流体ダンパ７１の減衰力の増大側の変更幅を大きくすることができる。その他、第１及び第４実施形態による前述した効果、すなわち、流体ダンパ３１の組み立て作業を容易に行うことができるという効果などを、同様に得ることができる。

なお、第５実施形態に関し、調整弁７２として、油圧駆動式の開閉弁など、他の適当な弁を用いてもよいことは、もちろんである。

次に、図１２を参照しながら、本発明の第６実施形態による流体ダンパ９１について説明する。この流体ダンパ９１は、いわゆるパッシブダンパとして構成されており、第４実施形態と比較して、第１連通路１０に、第１流体圧調整装置１２に代えて、歯車モータ９２及び回転マス９３が設けられている点と、第２連通路６２の歯車モータ５２が省略されている点が主に異なっている。図１２において、第１及び第４実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第１及び第４実施形態と異なる点を中心に説明する。

歯車モータ９２は、第３実施形態で説明した歯車モータ５２と同様、ケーシング９４と、ケーシング９４に収容された、スパーギヤから成る第１ギヤ９５及び第２ギヤ９６などで構成されている。ケーシング９４は、第１連通路１０の中央部に一体に設けられており、その内部が互いに対向する２つの出入口９４ａ、９４ａを介して、第１連通路１０に連通している。

また、上記の第１ギヤ９５は、第１回転軸９７に一体に設けられている。第１回転軸９７は、第１連通路１０に直交する方向に水平に延び、ケーシング９４に回転自在に支持されており、ケーシング９４の外部に若干、突出している。第２ギヤ９６は、第２回転軸９８に一体に設けられており、第１ギヤ９５と噛み合っている。第２回転軸９８は、第１回転軸９７と平行に延び、ケーシング９４に回転自在に支持されている。また、第１及び第２ギヤ９５、９６の互いの噛合い部分は、ケーシング９４の出入口９４ａ、９４ａに臨んでいる。

前記回転マス９３は、比重の比較的大きな材料、例えば鉄から成る円板で構成されている。また、回転マス９３は、上記の第１回転軸９７に同心状に取り付けられており、第１ギヤ９５及び第１回転軸９７と一体に回転する。

以上の構成の流体ダンパ９１では、建物Ｂ（図４参照）が振動するのに伴って前述したように作動流体ＨＦが第１連通路１０を流動する際に、ケーシング９４に流入した作動流体ＨＦによって第１及び第２ギヤ９５、９６が回転駆動され、第１ギヤ９５と一体の回転マス９３が回転する。

以上のように、第６実施形態によれば、作動流体ＨＦの流動を歯車モータ９２で回転運動に変換し、回転マス９３を回転させることによって、第１実施形態による作動流体ＨＦの減衰力に、回転マス９３による回転慣性効果が付加されるので、流体ダンパ９１のより大きな減衰力を得ることができる。その他、第１及び第４実施形態による前述した効果、すなわち、流体ダンパ３１の組み立て作業を容易に行うことができるという効果などを、同様に得ることができる。

また、流体ダンパ９１では、作動流体ＨＦ及び回転マス９３から成る慣性要素が、ブレース材ＢＲなどから成る弾性要素に直列に接続された関係にあるため、流体ダンパ１を、付加振動系（動吸振器）として機能させることができる。この場合、付加振動系の諸元は、その固有振動数が建物Ｂの固有振動数（例えば１次モードの固有振動数）に同調するように、設定され、当該設定は、例えば定点理論に基づいて行われる。ここで、付加振動系の固有振動数は、作動流体ＨＦの流動による慣性質量ｍＦ、歯車モータ９２の影響を考慮した回転マス９３の回転慣性質量ｍＲ及びブレース材ＢＲの剛性θＴによって定まる（＝sqrt｛θＴ／（ｍＦ＋ｍＲ)｝／２π）。

次に、図１３を参照しながら、本発明の第７実施形態による流体ダンパ１０１について説明する。この流体ダンパ１０１は、第６実施形態と同様、いわゆるパッシブダンパとして構成されており、第６実施形態と比較して、第１及び第２連通路１０、６２に代えて、連通溝３ｃ、４ｃが第１及び第２ピストン３、４にそれぞれ設けられている点が主に異なっている。図１３において、第６実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第６実施形態と異なる点を中心に説明する。

連通溝３ｃ及び４ｃの各々は、軸線方向に延びる複数の溝（各１つのみ図示）で構成され、前者３ｃは第１及び第２流体室２ｅ、２ｆに連通しており、後者４ｃは、第２及び第３流体室２ｆ、２ｇに連通している。

以上の構成の流体ダンパ１０１では、建物Ｂ（図４参照）の振動に伴って、第１及び第２ピストン３、４がシリンダ２内を第１側壁２ｂ側に摺動したときには、第１流体室２ｅにおける作動流体ＨＦが第１ピストン３で押圧され、その一部が、連通溝３ｃを通って第２流体室２ｆ側に流動するとともに、第２流体室２ｆにおける作動流体ＨＦが第２ピストン４で押圧され、その一部が、連通溝４ｃを通って第３流体室２ｇ側に流動する。

これとは逆に、第１及び第２ピストン３、４がシリンダ２内を第２側壁２ｃ側に摺動したときには、第３流体室２ｇにおける作動流体ＨＦが第２ピストン４で押圧され、その一部が、連通溝４ｃを通って第２流体室２ｆ側に流動するとともに、第２流体室２ｆにおける作動流体ＨＦが第１ピストン３で押圧され、その一部が、連通溝３ｃを通って第１流体室２ｅ側に流動する。

以上のように、第７実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様、振動による外力がシリンダ２などに入力されたときに、作動流体ＨＦの粘性抵抗力を第１及び第２ピストン３、４の両方に作用させられるので、第１及び第２ピストン３、４から成る２つのピストンの受圧面積に応じた、より大きな減衰力を得ることができる。また、前述した従来の流体ダンパと異なり、シリンダ２内における第１ピストン３と第２ピストン４の間に、仕切壁が設けられていないので、流体ダンパ１０１の組立てに当たって、シリンダ２として径方向に分割した複雑な形状の一対の分割シリンダを用意したり、一対の分割シリンダの互いの接合面の全体に特別なシールを設けたりせずに、組立て作業を容易に行うことができる。第７実施形態では、第１実施形態と異なり、第１及び第２連通路１０、１１が設けられていないので、その分、流体ダンパ１０１をより容易に組み立てることができる。

なお、第７実施形態に関し、第１及び第２ピストン３、４に、連通溝３ｃ、４ｃに代えて、軸線方向に貫通する連通孔を設けてもよい。あるいは、シリンダ２の周壁２ａに、軸線方向に延びる連通溝を形成してもよく、第１及び第２ピストン３、４の外径をシリンダ２の内径よりも小さく設定することによって、両ピストンとシリンダとの間に連通路を形成してもよい。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第１実施形態に関し、第１流体圧調整装置１２を、第１連通路１０に設けているが、第２連通路１１に設けてもよい。また、第２実施形態に関し、第２連通路１１に、第２流体圧調整装置３２に加え、歯車モータ５２及び回転マス５３を設けてもよい。さらに、第３及び第４実施形態に関し、第２連通路１１、６２に、歯車モータ５２及び回転マス５３に加えて、調整弁７２を設けてもよい。また、第１、第３、第４及び第６実施形態に関し、第２連通路１１、６２に、絞り（オリフィス）を設けてもよく、第５実施形態に関し、調整弁７２に代えて、絞りを設けてもよい。

さらに、第６実施形態に関し、第２連通路６２に、歯車モータ５２及び回転マス５３や、調整弁７２を設けてもよい。また、第６実施形態に関し、歯車モータ９２及び回転マス９３を省略してもよい。

さらに、第１〜第６実施形態に関し、第１及び第２ピストン３、４の少なくとも一方に、第７実施形態の対応する連通溝３ｃ、４ｃの少なくとも一方を設けてもよい。また、第４〜第６実施形態に関し、第２ピストン４に連通溝４ｃを設けた場合には、連通溝４ｃが、本発明における複数の連通路に相当する。これらのいずれの場合にも、連通溝３ｃ、４ｃに関する前述したバリエーションを適用してもよいことは、もちろんである。

さらに、第１〜第６実施形態では、第２ピストン４をバイパスして第２及び第３流体室２ｆ、２ｇに連通する第２連通路１１、６２は、１つであるが、２つ以上でもよい。この場合、第２連通路としての複数の連通路は、第２ピストンが第２所定区間内の複数の所定区間をそれぞれ移動しているときに、第２流体室と第３流体室の間で作動流体を流動させるように構成される。例えば、流体ダンパに、第２連通路１１、６２の両方を設けてもよいことはもちろんであり、第２連通路として、図１４に示すような２つの連通路ＰＡ１、ＰＡ２を設けてもよい。同図に示すように、第１側壁２ｂ側の連通路ＰＡ１は、第２ピストン４が内側の第３所定区間Ｄ３と第１側壁２ｂ側の所定外側区間ＤＯを移動しているときに、第２流体室２ｆと第３流体室２ｇの間で作動流体ＨＦを流動させるように、シリンダ２に接続される。また、第２側壁２ｃ側の連通路ＰＡ２は、第２ピストン４が内側の第３所定区間Ｄ３と第２側壁２ｃ側の所定外側区間ＤＯを移動しているときに、第２流体室２ｆと第３流体室２ｇの間で作動流体ＨＦを流動させるように、シリンダ２に接続される。

また、第２連通路として複数の連通路を設ける場合、第４〜第６実施形態では、第２ピストン４が内側の第３所定区間Ｄ３を移動しているときよりも、所定外側区間ＤＯを移動しているときの方が、流体ダンパ６１、７１、９１の減衰力がより大きくなるように、複数の連通路を構成しているが、これとは逆に、所定外側区間を移動しているときの方が、流体ダンパの減衰力がより小さくなるように、複数の連通路を構成してもよい。さらに、シリンダへの複数の連通路の接続位置として、これまでに述べた例に限らず、第２ピストンの移動位置に応じた流体ダンパの所望の減衰力が得られるような適当な位置を採用することができる。さらに、第２ピストンをバイパスする複数の連通路を流体ダンパに設ける場合、これらの複数の連通路の少なくとも１つに、歯車モータ５２及び回転マス５３や、調整弁７２、絞りを設けてもよいことは、もちろんである。これまでに述べた第２連通路に関するバリエーションは、第１連通路１０についても同様に当てはまる。

また、第１〜第５実施形態では、第１及び第２流体圧調整装置１２、３２の駆動源として、電気モータ１３、３３を用いているが、油圧モータを用いてもよい。さらに、第１〜第５実施形態では、第１及び第２流体圧調整装置１２、３２として、歯車ポンプ式のものを用いているが、他の適当な流体圧調整装置、例えば、ベーンポンプ式のものや、本出願人による特願2015-147612号の図５などに記載されたピストンポンプ式のもの、本出願人による特許第5191579号の段落［００４９］や図２、図５に記載されたスクリューポンプ式のものなどを用いてもよい。また、第１〜第５実施形態では、第１及び第２連通路１０、１１にそれぞれ設けられた第１及び第２流体圧調整装置１２、３２を用いているが、他の適当な装置、例えば、第１〜第３流体室にそれぞれ接続されるとともに、互いに別個に設けられた第１〜第３流体圧ポンプなどを用いてもよい。

さらに、第３、第４及び第６実施形態では、本発明における動力変換機構として、歯車モータ５２、９２を用いているが、作動流体ＨＦの流動を回転運動に変換し、回転マスに伝達する他の適当な機構、例えば、本出願人による特許第5161395号の図２などに記載されたピストンがナットに一体に設けられたボールねじや、ベーンモータ、羽根車機構などを用いてもよい。

また、第１〜第６実施形態では、第１及び第２連通路１０、１１、６２を、シリンダ２の周壁２ａに接続しているが、周壁の内部に形成してもよい。さらに、第１〜第７実施形態（以下、総称して「実施形態」という）では、シリンダ２や、第１及び第２ピストン３、４の断面形状は、円形状であるが、角形状でもよい。また、実施形態では、作動流体ＨＦは、シリコンオイルであるが、他の適当な流体でもよい。

さらに、実施形態では、ピストンロッド５を、シリンダ２の第２側壁２ｃから外方に延びるように構成しているが、これに代えて、第１側壁から外方に延びるように設けてもよく、あるいは、第１及び第２側壁の双方から外方に延びるように構成してもよい。また、実施形態では、第１及び第２ピストン３、４に外力を伝達するための伝達部材として、ピストンロッド５を用いているが、他の適当な部材、鋼線などで構成された一対のケーブルを用いてもよい。その場合には、シリンダの第１及び第２側壁に、軸線方向に貫通するケーブル案内孔が形成されるとともに、一対のケーブルの一方が、第１ピストンから第１側壁のケーブル案内孔を通って外方に延びるように設けられ、一対のケーブルの他方が、第２ピストンから第２側壁のケーブル案内孔を通って外方に延びるように設けられる。さらに、この場合、第１及び第２ピストンを、ロッド又はケーブルを用いて連結してもよく、ケーブルを用いて連結する場合には、第１及び第２ピストンを連結するケーブルと、両ピストンに外力を伝達するためのケーブルを、単一のケーブルで構成してもよい。

さらに、実施形態では、流体ダンパ１、３１、５１、６１、７１、９１、１０１を、Ｖ字状のブレース材ＢＲを介して、上下の梁ＢＵ、ＢＤに左右方向に延びるように設けているが、逆Ｖ字状のブレース材を介して、上下の梁に左右方向に延びるように設けてもよく、これらのいずれの場合にも、一対の流体ダンパを、ブレース材の集合部分から互いに反対側に延びるように設けてもよい。あるいは、流体ダンパを、上下の梁にブレース状に設けてもよく、振動による上下の梁の間の上下方向の変位を抑制するために、上下方向に延びるように設けてもよい。あるいは、２つの流体ダンパを、上下の梁にＶ字状又は逆Ｖ字状に設けてもよい。

また、実施形態では、流体ダンパ１、３１、５１、６１、７１、９１、１０１を連結する対象として、上下の梁ＢＵ、ＢＤをそれぞれ採用し、２層間の層間変位を抑制しているが、他の適当な部位を採用してもよい。例えば、流体ダンパを連結する対象として、互いの間に１つ以上の梁が設けられた上下の梁をそれぞれ採用し、３層以上の間の層間変位を抑制してもよく、あるいは、建物Ｂが立設された基礎、及び梁をそれぞれ採用してもよい。さらに、実施形態では、流体ダンパ１、３１、５１、６１、７１、９１、１０１を左右方向に延びる梁ＢＵ、ＢＤに連結することによって、建物Ｂの振動による左右方向の変位を抑制しているが、前後方向に延びる梁に連結することによって、建物の振動による前後方向の変位を抑制してもよい。

また、実施形態は、本発明による流体ダンパ１、３１、５１、６１、７１、９１、１０１を高層の建物Ｂに適用した例であるが、本発明はこれに限らず、他の適当な構造物、例えば鉄塔や橋梁などにも適用可能である。さらに、実施形態では、流体ダンパ１、３１、５１、６１、７１、９１、１０１を、建物Ｂの層間に設置し、制振装置として用いているが、これに限らず、構造物とこれを支持する支持体の間に設置し、免震装置として用いてもよい。

また、実施形態では、流体ダンパ１、３１、５１、６１、７１、９１、１０１に、第１及び第２ピストン３、４と、第１及び第２連通路１０、１１又は連通溝３ｃ及び４ｃとから成る２組のピストンと連通路を設けているが、３組以上のピストンと連通路を設けてもよい。この場合、これらの連通路に、流体圧調整装置や、動力変換機構、調圧弁、絞りを設けてもよいことは、もちろんである。さらに、以上の実施形態に関するバリエーションを適宜、組み合わせて適用してもよいことは、もちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 流体ダンパ
２ シリンダ
２ｅ 第１流体室
２ｆ 第２流体室
２ｇ 第３流体室
３ 第１ピストン
３ｃ 連通溝（第１連通路）
４ 第２ピストン
４ａ 第１連通孔（第２連通路、複数の連通路）
４ｂ 第２連通孔（第２連通路、複数の連通路）
４ｃ 連通溝（第２連通路）
８ 第１調圧弁
９ 第２調圧弁
１０ 第１連通路
１１ 第２連通路
Ｄ１ 第１所定区間
Ｄ２ 第２所定区間
ＨＦ 作動流体
３１ 流体ダンパ
５１ 流体ダンパ
５２ 歯車モータ（動力変換機構）
５３ 回転マス
６１ 流体ダンパ
６２ 第２連通路（複数の連通路、バイパス通路）
Ｄ３ 第３所定区間（複数の所定区間）
ＤＯ 所定外側区間（複数の所定区間）
７１ 流体ダンパ
９１ 流体ダンパ
９２ 歯車モータ（動力変換機構）
９３ 回転マス
１０１ 流体ダンパ

Claims (2)

1. シリンダと、
   当該シリンダ内に、前記シリンダの軸線方向に移動自在に設けられた第１ピストンと、
   当該第１ピストンに、前記第１ピストンと前記軸線方向に間隔を存した状態で連結され、前記シリンダ内に、前記軸線方向に移動自在に設けられた第２ピストンと、を備え、
   前記シリンダ内には、前記第１ピストンで区画された、当該第１ピストンよりも前記軸線方向の一方の側に位置する第１流体室と、前記第１及び第２ピストンで区画された、当該第１及び第２ピストンの間の第２流体室と、前記第２ピストンで区画された、当該第２ピストンよりも前記軸線方向の他方の側に位置する第３流体室とが少なくとも設けられており、
   前記第１〜第３流体室に充填された作動流体と、
   前記第１及び第２流体室に連通し、前記第１流体室と前記第２流体室の間で作動流体を流動させるための第１連通路と、
   前記第２及び第３流体室に連通し、前記第２流体室と前記第３流体室の間で作動流体を流動させるための第２連通路と、をさらに備え、
   前記第１ピストンは、前記シリンダ内に、第１所定区間において前記軸線方向に移動自在に設けられ、
   前記第２ピストンは、前記シリンダ内に、前記第１所定区間と前記軸線方向に並ぶ第２所定区間において、前記軸線方向に移動自在に設けられ、
   前記第２連通路は、複数の連通路で構成され、当該複数の連通路は、前記第２ピストンが前記第２所定区間における複数の所定区間をそれぞれ移動しているときに、前記第２流体室と前記第３流体室の間で作動流体を流動させるように構成されており、
   前記第１連通路は、前記第１ピストンをバイパスするとともに、前記第１流体室と、前記第２流体室における前記第１所定区間内の部分とに連通するように構成され、
   回転自在の回転マスと、
   前記第１連通路に設けられ、当該第１連通路における作動流体の流動を回転運動に変換し、前記回転マスに伝達する動力変換機構と、をさらに備えることを特徴とする流体ダンパ。
2. 前記複数の連通路の１つは、前記第２ピストンが前記第２所定区間における前記軸線方向の内側に位置する第３所定区間を移動しているときに、前記第２ピストンをバイパスするとともに、前記第２流体室における前記第２所定区間内の部分と前記第３流体室との間で作動流体を流動させるバイパス通路として構成され、
   前記複数の連通路のうちの前記バイパス通路以外の連通路には、前記第２ピストンに前記軸線方向に貫通するように形成された第１連通孔及び第２連通孔が含まれており、
   前記第１連通孔には、前記第２流体室における作動流体の圧力と前記第３流体室における作動流体の圧力との差が第１所定値よりも小さいときに前記第１連通孔を閉鎖し、前記第１所定値に達したときに前記第１連通孔を開放する第１調圧弁が設けられ、
   前記第２連通孔には、前記第３流体室における作動流体の圧力と前記第２流体室における作動流体の圧力との差が第２所定値よりも小さいときに前記第２連通孔を閉鎖し、前記第２所定値に達したときに前記第２連通孔を開放する第２調圧弁が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の流体ダンパ。

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